CN87107936A - 蠕动泵的泵头 - Google Patents

Abstract

蠕动泵的泵头包括-柔性外管，一可缩胀的内管，压力控制阀门构件和一单流向阀门构件，内管安装在外管的通道内。压力控制阀门构件和单流向阀门构件，使在入口处的正压液体进入内管，并且允许液体进入内管通道，从这儿蠕动泵将液体泵入，正压液体仅能从单流向阀门构件通过。

Description

本发明涉及的是泵头，就某一方面来说，涉及的是适用于蠕动泵的泵头。

蠕动泵是容积泵，它在旋转构件的作用下逐渐地压缩一柔性管以推进液体沿此管子流动，旋转构件与管子以空间分开的形式互相接触。这类泵通常用在心血管手术中使血液在患者和心肺机之间循环。这类泵的其它通常用途是在患者和肾渗析器之间输送血液和作静脉药物注射。

已知的蠕动泵的优点包括它们的简单的结构和使所泵送的液体容纳在简单的，无化学反应的，易于消毒的管子内。已知的蠕动泵的缺点是在仅仅需要泵送液体的时候，它们除了泵送液体的外，还能泵送气体。例如在心血管手术中用来使血液在患者和心肺机之间循环时，蠕动泵除了向患者输送血液外，也能驱送可能留在管子内的空气。全身的和冠状动脉气栓的危险已有许多资料证明。美国专利第4，515，589号从第七段第11行起描述了一个进口阀100，它被设计用来在蠕动泵输送血液至患者时，防止空气输入。

使血液在患者和心肺机之间循环的系统通常由两个血液回路组成。一个主要的回路接受从上腔静脉流至心脏右侧的血液，充氧并使血液回到患者的主动脉以进一步输送到患者的主要组织和肢体中去。一个较小的抽血回路将血液从心脏的左侧抽出。这吸出的血液主要是冠状动脉，心最小静脉和支气管回路的，并可能相当丰富。这从心脏左侧抽出的血液被贮存起来，回到主回路充氧并最终回到患者身上。

较小的抽血回路已知由于将血液从心脏左侧强行抽出和使空气和血液混合，特别容易产生溶血作用。溶血作用由于自由血浆血红蛋白的提高，是对红血球的破坏和随之对肾脏的威协。此外，较小的抽血回路由于将心脏组织进入回路，实际上会损害心脏组织。已知通过在抽血回路内提供一个分离阀能使这一损伤减至最小，该分离阀在予定的负压下打开以将附加的空气，而不是心脏组织进入抽血回路。然而，如上所说，空气与血液的混合能引起溶血作用。

过去曾作了种种努力来使由于蠕动泵在主要回路中的作用而产生的负压减至最小。一个例子是在上述的美国专利第4，515，589号中描述过的一个中间的，重力供给储存系统。在该系统中，静脉回血被抽入主回路中的储存器中。一个储存器的出口与蠕动泵的泵头连接。这蠕动泵的泵头是一个具有一根内管的双腔装置，该内管能随着储存器的流体正压而开闭。如该专利图5和图6所示，当储存器液面下降时，内管会预期逐渐地陷缩，这样，输入患者系统的空气被减至最小。据说为进一步避免空气的输入，上面提及的进口阀可被加到泵头的进口处。

一个分开的进口阀会引起问题。一方面，参与手术的医务人员可能忘掉进口阀;无法保证参与手术的医务人员会将进口阀加上。另一方面，由于血液必须在两个分开的部件之间运动，这个分开的进口阀会导致溶血作用。

即使如上述的美国专利第4，515，589号中所描述的，进口阀是所述泵头的整体的一部分，它的作用也可能是无效的。更有甚者，泵的流向可能由于粗心地扳动开关而变反。而且，无法防止泵头在泵内装反。无论那一种情况，进口阀会被放置在泵的出口一边，从而使它的有效性失去作用。

本发明提供整体的或单一的，单流向的，可消毒的泵头，它适于用在常规的蠕动泵中，这样的常规的蠕动泵具有一个泵壳;泵壳内的一个拱状表面形成一个定子;一个适于用电动机驱动的并有一部分装在壳体内的驱动轴;以及一个置于壳体内，与驱动轴相连接的转子，该转子具有一个能在驱动轴由电动机驱动时跟踪定子的滚子。

泵头包含一个柔性外管，一个可陷缩与膨胀的内管，一个压力控制阀门构件和一个单流向阀门构件。外管具有一个入口，一个出口和一个两者之间的通道。外管的尺寸被制成能放置在蠕动泵的滚子的定子之间。

内管被放置在外管的通道内。该内管包括一个在进口处终止的进口部分和一个在出口处终止的出口部分，以及一个进口和出口之间的通道。进口部分和出口部分在横截面上通常是关闭的，并可随着流体的正压而开启。

压力控制阀门构件具有一个容纳或包围内管的进口部分的壳体，一个与内管的进口部分连接并使液体与其直接相通的进口部分，以及一个将外管与紧靠外管进口的内管相连接的出口部分。进入进口部分的正压流体流入内管的进口，使通常关闭的内管的进口部分膨胀并开启。

单流向阀门构件具有一个容纳或包围内管的出口部分的壳体，内管的出口被置于该壳体内;一个将外管与紧靠外管出口的内管相连接的进口部分，以及一个使液体与内管出口相通的出口部分。从内管通道进入内管的出口部分的正压流体膨胀和开启其通常关闭的出口部分，并从位于壳体内的内管的出口排出壳体内的正压流体仅能从阀门构件的出口部分通过，从而限制了流体只能朝一个方向流过泵头。

本发明以附图来说明，图中，同一数字表示同一部件。

图1是一个本发明的泵头的一个较好实施例的略图，其适用于在冠状动脉旁路移植手术时从左心室导血的系统中。

图2是图1的泵头在装配第一阶段时的放大的纵向剖面图。

图3是与图2相类似的视图，表示图1的泵头在下一装配阶段的情况。

图4是与图3相类似的视图，表示图1的泵头在进一步装配阶段的情况。

图5A与5B是与图4相类似的视图，表示图1的泵头在更进一步装配阶段的情况。

图6是与图5相类似的带局部剖视的视图，表示图1的泵头全部装配好的情况。

图7是大致沿图6的剖切线7-7所得到的图1的泵头的横剖面图。

图8是与图6相类似的带局部剖视的视图，表示图1的泵头绕通过泵头中心的纵轴旋转90°的情况。

图9是大致沿图8的剖切线9-9所得到的图1的泵头的横剖面图。

参考附图，在图1中表示了本发明在适用于冠状动脉旁路移植手术从心脏16的左心室14导血的系统12中的泵头10的优先实施例的略图。系统12一般包含一导管18，一个蠕动泵20和一个心切开术储存器22。导管18以传统的方式一般以其端部24置放在心脏16的左心室14内。在与端部24相对的地方，与导管18相连接的是一个合适的，医用级的管子26。合适的导管18是一个部件号为10610，由美国密执安州Ann    Arbor的Sarns/3M提供的左心室导血管。在与导管18相对的地方，与医用级管子26相连接的是泵头10。这使左心室14与泵头10之间的流体导通得以建立，左心室14内的血液28可进入导管18的端部24并经管子26被送入泵头10。

泵头10的纵向剖视在图5A，5B，6和8中表示，其包含一柔性外管30，一个可缩胀的，最好是橡胶质的内管32，一个压力控制阀门构件34和一个单流向阀门构件36。或许如图3和图7能最清楚地表示的，外管30具有一个进口38，一个出口40，以及一个位于两者之间的通道42。与此相类似，内管32具有一个进口44，一个出口46以及一个位于两者之间的通道48。内管32一般被放置在外管30的通道42内。内管32以由硬度为肖氏A55的聚氯乙烯构成为好，壁厚为0.38毫米，可由美国北卡罗莱纳州clayton的Natvar公司提供。内管32最好在结构上能整体地和重复地陷缩和膨胀。外管30以由硬度为肖氏A55-85和壁厚为1.77mm的聚氯乙烯构成为好，它也可由美国北卡罗莱纳州clayton的Natvar公司提供。最佳的情况是外管30由硬度为肖氏A70的聚氯乙烯构成。

现特别参考图5A，5B，6和8，内管32具有一个终止在进口44的扁平进口部分50和在出口46处终止的扁平出口部分52。进口部分50在外管30的进口38以外延伸，而出口部分50在外管30的出口40以外延伸。内管的扁平部分50和52通常在横截面上是闭锁的，并能随着流体的正压而开启，这在关于扁平出口部分52的图7和图9中，或许能最清楚地表示出来。扁平部分50和52的通常的关闭状态，由于包含一对在扁平部分50和52上横向分布的，一般是平行的，折合的并最好是密封的边缘区域54而得到极大的保证。这些边缘区域54最好由传统的高频加热和熔合技术制成。

压力控制阀门构件34最好包含一个刚性的，硬度为肖氏A75-100的聚氯乙烯壳体56，一个进口部分58和一个出口部分60。内管32的扁平进口部分50被容纳或被包围在壳体56内，壳体56的进口部分58以使液体相通的方式与内管32的扁平进口部分50相连接。出口部分60将使外管30与紧靠外管30的进口38的内管32相连接。这样，如图1所示，进入进口部分58的正压的血液28流入内管32的进口44，膨胀和开启扁平进口部分50。结果，这使血液28通至内管32的通道48，从这里，血液28被蠕动泵20以一种将要说明的方式泵出。

单流道阀门构件36最好包含一个刚性的，硬度为肖氏A75-100的聚氯乙烯壳体62，一个进口部分64和一个出口部分66。内管32的扁平出口部分52被容纳在或被包围在壳体62内，内管32的出口46被自由地置放在壳体62内。进口部分64使外管30和紧靠外管30的出口40的内管32相连接，这样，在蠕动泵20的压力下从内管32的通道48进入内管32的扁平出口部分52的正压流体膨胀和开启扁平出口部分52并从位于壳体62内的内管32的出口46排出。出口部分66可使流体与内管32的出口46导通，这样，在壳体62内的正压流体仅能从单流向阀门构件36的出口部分66通过，这就限制了流体流只能向一个方向通过泵头10。

泵头10的一个实际装配在图2，3，4，5A和5B中表示。首先参考图2，它表示了图1的泵头10在第一装配阶段的放大的纵向剖视图。三个位置上隔开的，最好是园环状的隔离圈68，70和72被固定到内管32的外壁73上。这些隔离圈68，70和72最好由有弹性的，医用级的硬度为肖氏A50-100的聚氯乙烯管构成，各个隔离圈都有一内壁75和外壁77。内壁75最好用传统的粘结方法或高频密封技术连续地在整个表面上与内管32的外壁73密封。第一隔离圈68与紧靠内管32的进口44的内管32密封。第二隔离圈70在离第一隔离圈68一段距离处与内管32密封。第三隔离圈72在离第一隔离圈68更远的距离处与内管32密封。

现参考图3，包括第二和第三隔离圈70和72的内管32被显示置放在外管30的通道42内，第二隔离圈70紧靠外管30的进口38，第三隔离圈72紧靠外管30的出口40。这些隔离圈70和72被固定并最好在各相应位置上，使用传统的粘结或高频密封技术在整个外壁77上与外管30的内壁81密封。

接着，如图4所示，内管32的边缘区域54最好按上面描述的方法成型。下一步，如图5B所示，最好将压力控制阀门构件34的进口部分58，以常规的粘接或高频密封技术与一般与内管32相对的第一隔离圈68相连接。

最后，如图5A和5B所示，壳体56和62各自被定位并固定到扁平部分50和52上，并且单流向阀门构件36的出口部分66被连接到壳体62上。尤其是，壳体56的一端，以密封的方式连接到一般与第一隔离圈68相对的进口部分58上，而壳体56的另一端以密封的方式连接到一般与第二隔离圈70相对的外管30上。与此相类似，壳体62的一端以密封的方式连接到一般与第三隔离圈72相对的外管30上，而壳体62的另一端，以密封的方式连接到出口部分66上。全部装配好的泵头在图6中局部剖视的方式表示。图7与图6相类似，表示泵头10绕通过泵头10中心的纵轴旋转90°的情况。

在泵头10的实际装配过程中，第一隔离圈68与第二隔离圈70之间的距离根据扁平进口部分50的长度进行控制，这样，进口部分50被充分张紧以限制和最好防止折迭并保持进口部分50在横截面上通常处于关闭状态。结果，这一张紧状态，确定进口部分50随流体压力相应地开启和关闭。以传统的水压计测量，在内管32的进口44处，进口部分50在水压头处于0.0Cm至+10.0Cm范围内开启为好并且最好在2.5Cm水压时开启。与此相类似，进口部分50在水压头为-10.0Cm至0.0Cm的范围内关闭为好，并最好在约-2.5Cm时关闭。换言之，开启和关闭以在±10.0Cm水压之间进行为好，并最好在±2.5Cm水压下进行。

上述的扁平进口部分50在予定压力下开启和关闭是相对于周围大气压力而言。通过使壳体56与大气相通，保证在壳体56内存在大气压力。这可简单地在壳体56上加一通孔92而达到。

值得提倡的是，可以应用替代技术来获得扁平进口部分50的内外部之间的压力差以提高进口部分50的开启和关闭的效率。尤其是，在压力控制阀门构件34内，壳体56和内管32之间的管腔空间在高于或低于大气压力的情况下可增大和减小，以相应地减慢或加快进口部分50的开启。反之，对于进口部分50的关闭也同样被加快或减慢。例如，该管腔空间可被部分地抽空，使进口部分50在相对低的压力下进行开启和关闭。

外管30和内管32之间的管腔空间也可以类似的方式进行压力控制或调节。在较好实施例中，该管腔空间由在外管30上附加一通孔94而同大气相通。作为一种替代方式，在该管腔空间内的压力可被提高或降低，或该管腔空间可被充以液体或其它气体以替代空气，使通过内管32的流体流动最佳。

现参考图1，泵头10被表示装在蠕动泵20内。一个合适的泵20是由美国密执安州Ann    Arbor的Sarns/3M提供的7400型泵。泵20具有一泵壳74，一个在泵壳74内的拱形表面76形成一定子76，一个适合于用电动机驱动的驱动轴78，一个置放在壳体74内的转子80以及一对滚子82。驱动轴78具有置放在壳体74内的端部84。转子和具有一个与驱动轴78的端部84相连接的中间部分86和一对端部88，各端部88终止在滚子82处。当驱动轴78由一未表示的电动机驱动时，各滚子82适于跟踪定子76。泵头10的外管30的尺寸被制成能容纳在蠕动泵20的定子76和滚子82之间。

泵头10的出口部分66被连接到一合适的，医用级的管子90的一端。管子90的另一端被连接到心切开手术储存器22上，这样，泵头10和心切开术储存器22之间的液体导通就被建立起来。一个合适的储存器22是一个由美国密执安州Annn    Arbor的Sarns/3M提供的2500ml心切开术储存器。

从心切开术储存器22，血液28以传统的方式回到患者。通常，它涉及到过滤血液28，对血液28充氧，并把血液28泵回至患者。

在冠状动脉旁路移植手术中，使系统12中的泵头10能被使用到从心脏16导血的方法将在下面参考图1，6，7和8进行一般描述。特别参考图1，心脏16以局部剖视的略图表示，以显露埋入血液28内的导管18的尖端24。心脏16的相对位置一般高于泵20，这样血液28的一部分流过管26，开启泵头10的内管32的扁平进口部分50，进入内管32的通道48。在泵20动作时，滚子82被带动与泵头10的外管30接触，并逐渐地压缩内管32以迫使血液28流至心切开术储存器22。

如果由于任何原因，在泵头10的进口部分58处的血液28的正压消失，内管32的扁平进口部分50的横截面将会恢复通常的关闭状态。在这种状态，第一和第二隔离圈68和70在结构上支持这进口部分50，在滚子82交替地与管子30和32接触和脱离接触时，机械上将进口部分50与外管30中的内管32内的压力变化隔离。结果，这极大地保证了压力控制阀门34仅对内管32的进口44处的压力变化起反应。

扁平进口部分50的关闭有效地阻止了流体流入内管32的通道48。这在由于心脏16内缺少血液28而失去流体压力时特别有利。扁平进口部分50的关闭，在没有液体可被泵送时，有效地使心脏16与由泵20产生的负压隔离。因此，在心脏16内避免了负压，不会在血液28中夹带空气。

如果由于任何原因，泵头10以单流向阀门构件36，而不是压力控制阀门构件34与管26相连接的方式安装在泵20内，流体不会如上面描述的那样流过泵头10。泵头10的这一单向特性是由单流向阀门构件36的结构产生的。如上所说，内管32的扁平出口部分52被装在壳体62内，以及内管32的出口46被自由地置放在壳体62内;即出口46不是直接与出口部分66相连接。任何从出口部分66进入泵头10的血液28，空气或其它流体倾向于进一步关闭而不是开启内管32的扁平出口部分52。泵头10的这一单向特性保证了不会由于疏忽而使安装在蠕动泵20内的泵头10在流体流向上实际上是将流体泵入心脏16的左心室14而不是从心脏16的左心室14泵出。

从上所述，很明显，具有这方面熟练技能的人可进行各种修改和变化而不会离开本发明的范围和实质。因为可由技术熟练的人作出这些修改和变化而不会离开本发明的范围和实质，所有表示和描述过的事情应该看作是说明性的，并不具有限止的意思。

Claims (10)

1、一个整体的，单流向的，可消毒的，适于用在一蠕动泵内的泵头具有一个泵壳，一个在上述泵壳内的拱形表面形成一个定子，一个适于用电动机驱动的并有一部分置于上述壳体内的驱动轴，一个置放在上述壳体内，与上述驱动轴相连接的转子，该转子具有一个在上述驱动轴由上述电动机驱动时适于跟踪上述定子的滚子，上述泵头包含：

A.一个具有一进口，一出口和一个位于两者之间的通道的柔性外管，该柔性外管的尺寸被制成可被安装在上述蠕动泵的上述滚子和上述定子之间；

B.一个置放在上述柔性外管内的上述通道内的可缩胀的内管，该内管包括：

1)一个在横截面上通常是关闭的，并能相应于流体正压而开启，在上述柔性外管的上述进口以外延伸并在一进口处终止的进口部分；

2)一个在横截面上通常是关闭的，并能相应于流体正压而开启，在上述柔性外管的上述出口以外延伸，并终止在一出口处的出口部分；

3)一个在上述内管的上述进口和上述出口之间的通道；

C.一个压力控制阀门构件包括：

1)一个容纳上述内管的上述进口部分的壳体；

2)一个与上述内管的上述进口部分相连接并使液体与其导通的进口部分，这样，进入上述阀门构件的上述进口部分的正压流体流入上述内管的上述进口并膨胀和开启上述内管的通常关闭的上述进口部分；以及

3)一个将上述柔性外管与紧靠上述柔性外管的进口的上述内管相连接的出口部分；

D.一个单流向阀门构件包括：

1)一个容纳上述内管的出口部分的壳体，上述内管的上述出口置放在该壳体内，这样，从上述内管的上述通道进入上述内管的出口部分的正压流体膨胀和开启上述内管的通常关闭的出口部分，并从位于上述壳体内的上述内管的出口排出；

2)一个将上述柔性外管与紧靠上述柔性外管的上述出口的上述内管相连接的进口部分；以及

3)一个使液体与上述内管的上述出口导通的出口部分，这样，在上述壳体内的正压流体仅能从上述单流向阀门构件的上述出口部分通过，因此，限制了液体只能朝一个方向流过上述泵头。

2、按照权利要求1的泵头还进一步包含用于控制在上述内管的上述进口部分以外的上述压力控制阀门构件内的压力的装置。

3、按照权利要求2的泵头还进一步包含用于控制在上述内管外的上述外管内的压力的装置。

4、按照权利要求1的泵头还进一步包含：

A.一个弹性的第一隔离圈，它具有一个与紧靠上述内管的上述进口的上述内管相固定的内壁和一个与上述压力控制阀门构件的上述进口部分相固定的外壁。

B.一个弹性的第二隔离圈，它具有一个与上述内管相固定的内壁和一个与紧靠上述外管的上述进口的外管相固定的外壁，这样，上述内管的上述进口部分完全与上述内管的其余部分隔离，因而极大地保证了上述压力控制阀门构件仅仅相应于上述内管的上述进口处的压力变化进行工作。

5、按照权利要求4的泵头还进一步包含一个弹性的第三隔离圈，它具有一个与上述内管相固定的内壁和与紧靠上述外管的上述出口的外管相固定的外壁。

6、按照权利要求5的泵头，其中，第一，第二和第三隔离圈由具有肖氏A55-85硬度范围的聚氯乙烯构成。

7、按照权利要求1的泵头，其中，上述内管由硬度约为肖氏A55的聚氯乙烯构成。

8、按照权利要求7的泵头，其中，上述外管由具有肖氏A55-85硬度范围的聚氯乙烯构成。

9、按照权利要求1的泵头还进一步包含一对横向分布在内管的上述进口部分上的，一般为平行的，折合的边缘区域。

10、按照权利要求9的泵头还进一步包含一对横向分布在内管的上述出口部分上的，一般是平行的，折合的边缘区域。

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